DE19756443C1

DE19756443C1 - Trennkolben für ein Schwingungsdämpfungssystem

Info

Publication number: DE19756443C1
Application number: DE19756443A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Schalles; Ruediger Detzel; Dirk Dipl Ing Litterscheid
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: FR2772867A1; FR2772867B1; US6213475B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennkolben für ein Schwingungsdämp fungssystem, insbesondere hydropneumatische Schwingungsdämpfer oder selbstpumpende Niveauregelungseinrichtungen, mit einem teilweise mit Dämp fungsflüssigkeit und teilweise mit Druckgas gefülltem Zylinder und einen im Zy linder angeordneten, den Druckgasraum vom Flüssigkeitsraum abteilenden und über eine Dichtung abdichtenden Trennkolben, dabei ist der Trennkolben mittels einer Führung im Zylinder geführt.

Es sind bereits Trennkolben für hydropneumatische Stoßdämpfer bekannt (z. B. DE-PS 32 31 135), bei denen das zwischen dem Druckgasraum und dem Flüs sigkeitsraum befindliche Trennorgan als Schwimmkolben ausgebildet ist, der zur Beruhigung des Flüssigkeitsspiegels während der Dämpferarbeit dienen soll. Der Druckgasraum ist im Nachbarbereich des mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten un teren Arbeitsraum angeordnet und dient im wesentlichen zur Abstützung der Druckstufe. Als Trennelement wird der Trennkolben verwendet. In der Zugstufe eines Schwingungsdämpfungssystems erhöht sich der Druck im oberen Arbeits raum, abhängig vom jeweils vorherrschenden Volumenstrom am voreingestellten Zugventil des Dämpfungskolbens, während sich in der Druckstufe der Druck im oberen Arbeitsraum, abhängig vom jeweils vorherrschenden Volumenstrom am voreingestellten Druckstufenventil des Dämpfungskolbens entsprechend verrin gert. Der absolute Druck am Trennkolben zur Seite des Gasraumes als auch zur Seite des Flüssigkeitsraumes hin ist demgegenüber nahezu gleich. Schwingungs dämpfer mit diesem Wirkprinzip sind als klassische Einrohr-Gasdruckdämpfer be kannt.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Einrohr-Gasdruckdämpfern, daß der Trennkol ben nur für bestimmte Dämpfungskolben/Kolbenstangen-Durchmesserkombina tionen eingesetzt werden kann. Eine solche, bekannterweise ausreichend dimen sionierte Durchmesserkombination, ist beispielsweise die Größe von 36 mm Durchmesser des Dämpfungskolbens in Verbindung mit einem Durchmesser von 11 mm bei Kolbenstangen, mit der ausreichende Lebensdauer/Ver schleißfestigkeit über ein weites Temperaturspektrum erzielt wird.

Mit ungünstigeren Durchmesserkombinationen, insbesondere mit größeren Durchmessern bei Kolbenstangen und bei Beibehaltung der bisherigen Durchmes ser der Dämpfungskolben kann das im Trennkolben eingesetzte Dichtelement nicht mehr in ausreichendem Maße die Dämpfungsflüssigkeit zum Druckgasraum hin abdichten. In der Regel ist eine unzulässig hohe Menge von Dämpfungsflüs sigkeit im Gasraum feststellbar, verbunden mit einer absoluten Positionsänderung des Trennkolbens in Richtung des Dämpfungskolbens, was bei ungünstigen geo metrischen Eckdaten des Schwingungsdämpfers zum Totalausfall führt, bei spielsweise durch permanentes Aufsetzen des Dämpfungskolbens auf den Trenn kolben bei kleiner Ausreserve. Mithin reduziert sich die Lebensdauererwartung des Schwingungsdämpfers erheblich.

Es sind des weiteren Trennkolben bekannt (z. B. DE-GM 75 10 084), bei denen zwischen zwei Führungen eine Dichtung angeordnet ist. Zwischen der einen Füh rung und der Dichtung ist eine zum Arbeitsraum offene Kammer vorgesehen, während zwischen der anderen Führung und der Dichtung eine zum Ausgleichs raum hin offene zweite Kammer vorgesehen ist. Dämpfungsmittel, welches an der Dichtung vorbei strömt, gelangt somit in den mit Gas gefüllten Arbeitsraum, denn durch die offene Verbindung der zweiten Kammer zum Ausgleichsraum kann dieses Dämpfungsmittel nicht zurückgehalten werden.

Es sind auch bereits Trennkolben mit gekammerten Dichtungen (z. B. DE-AS 11 32 767) bekannt, wobei der Trennkolben mit radialen Kanälen zur Entlastung seines an der Innenwand des Arbeitszylinders anliegenden Dichtungsringes versehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Schwingungs dämpfungssystem zu realisieren, welches auch bei ungünstigen Durchmesser kombinationen eine ausreichende Lebensdauer über ein breites Temperaturband aufweist. Darüber hinaus soll das Ansprechverhalten bei kleinen Anregungsampli tuden im Radeigenfrequenzbereich verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Trennkol ben zwischen der sich in einer Kammer befindlichen Dichtung und der dem Druckgasraum zugewandten Stirnseite mit einer weiteren Führung versehen ist, wobei im Bereich zwischen der Dichtung und der weiteren Führung eine weitere, gegenüber der Innenwandung des Zylinders offene Kammer angeordnet ist, und die Dichtung je nach Bewegungsrichtung des Trennkolbens ihre Querschnittsform derart verändert, daß über eine Pumpwirkung Dämpfungsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum in die weitere Kammer gefördert, oder aus dieser wieder in den Flüssigkeitsraum zurückbefördert wird.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß die konsequente Trennung zwischen Führungs- und Dichtungsaufgaben am Trennkolben vorgenommen wird. Die Füh rungsaufgaben übernehmen die Führungen, während die Dichtungsaufgabe der Dichtung zukommt. Hierbei kann die Dichtung gezielt ausgelegt werden. Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß die Dämpfungsflüssigkeit unmittelbar am Trennkol ben auf der dem Druckgasraum zugewandten Seite in der offenen Kammer auf gefangen wird. Die Dämpfungsflüssigkeit verbleibt in dieser zusätzlich geschaffe nen offen. Kammer und wird wieder teilweise in den Flüssigkeitsraum zurück befördert, wobei sich diese Rückförderungswirkung daraus erklärt, daß zwischen dem Druckgasraum und dem Flüssigkeitsraum keine Druckdifferenz vorhanden ist, so daß sich die Flüssigkeit durch die Pumpwirkung (Schleppströmung) an der Dichtung sowohl in die neu geschaffene Kammer, als auch wieder zurück in den Flüssigkeitsraum bewegt.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß als Kammer eine Ringnut im Au ßenumfang des Trennkolbens vorgesehen ist. Hierbei läßt sich die offene Kam mer fertigungstechnisch einfach in die Außenwandung des Trennkolbens einbrin gen wobei die Herstellung dieser Kammer sowohl spanend wie auch spanlos erfolgen kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß mindestens eine der Führungen als ringförmiges Element ausgebildet ist. Mit Vorteil läßt sich dabei die Führung min destens teilweise aus einem, mit günstigen Reibeigenschaften versehenen Mate rial herstellen. Als Material mit einer günstigen Reibeigenschaft bietet sich Teflon an.

Um zwischen der Führung und der Dichtung einem Druckabbau entgegenzuwir ken ist vorgesehen, daß die Dichtung direkt mit Dämpfungsflüssigkeit beauf schlagt ist. Mit Vorteil sieht dabei der Trennkolben eine Ausnehmung vor, über die die Beaufschlagung der Dichtung mit Dämpfungsflüssigkeit erfolgt.

Eine fertigungstechnisch einfache Ausführungsform ist gewährleistet, wenn zwi schen der Dichtung und der dem Gasraum zugewandten Führung des Trennkol bens verbleibende Hohlraum als Kammer ausgebildet wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche matisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel eines Schwingungsdämpfungssystems im Schnitt;

Fig. 2 als Einzelheit einen Trennkolben schematisch dargestellt;

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform eines Trennkolbens.

Das in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfungssystem ist als Einrohr-Gas druckdämpfer ausgebildet und besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylin der 9, in dem ein Dämpfungskolben 10 mit Dämpfungsventilen bestückt ist und den Arbeitszylinder in einen oberen 11 und unteren Flüssigkeitsraum 2 unterteilt. Der Dämpfungskolben 10 ist mit der Kolbenstange 12 verbunden. An den unte ren Flüssigkeitsraum 2 grenzt ein Druckgasraum 5 an, wobei der Druckgasraum 5 gegenüber dem Flüssigkeitsraum 2 über einen Trennkolben 1 abgedichtet und abgetrennt ist.

In der Fig. 2 ist ein Trennkolben 1 schematisch dargestellt, wobei der Trennkol ben 1 in jedem Stirnbereich mit einer Führung 3 bzw. einer weiteren Führung 7 versehen ist. Zwischen diesen beiden Führungen 3 und 7 befindet sich eine Dichtung 4, die über eine Ausnehmung 8 von der Dämpfungsflüssigkeit des Flüssigkeitsraumes 2 beaufschlagt werden kann. Zwischen der Dichtung 4 und der weiteren Führung 7 befindet sich eine offene Kammer 6, in der aus dem Flüssigkeitsraum 2 austretende Dämpfungsflüssigkeit gesammelt und über die Dichtung 4 wieder in den Flüssigkeitsraum 2 zurückbefördert werden kann.

Die Führung 3 und die weitere Führung 7 können aus einem reibungsarmen Ma terial wie z. B. Teflon hergestellt werden, so daß sie als Laufpartner zum Ar beitszylinder 9 ausgeführt sind. Damit läßt sich gleichzeitig die Vorspannung der Dichtung 4 reduzieren (unter Beibehaltung eines ausreichenden Dichtungsgrades über die Lebensdauer). Dabei ist über die Ausnehmung 8 vorgesehen, daß der Systemdruck an der Dichtung 4 drosselfrei anliegen kann. Das drosselfreie Anlie gen des Systemdruckes an der Dichtung 4 hat zur Folge, daß ein verbessertes Ansprechverhalten des Schwingungsdämpfungssystems im Fahrbetrieb erreicht werden kann, insbesondere bei kleinen Schwingungsamplituden und Anregungs frequenzen im Radfrequenzbereich.

In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform eines Trennkolbens 1 dargestellt, bei dem die Führung 3 und die weitere Führung 7 als ringförmige Elemente im Trennkolben 1 aufgenommen werden. Die Dichtung 4 befindet sich in einer Kammer und verändert ihre Querschnittsform je nach Bewegungsrichtung des Trennkolbens 1 (gestrichelt dargestellt), so daß über die Pumpwirkung Dämp fungsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum 2 in die Kammer 6 gefördert wird, wobei in umgekehrter Richtung diese Dämpfungsflüssigkeit aus der Kammer 6 wieder in den Flüssigkeitsraum 2 zurückbefördert wird. Dies ist damit zu erklären, daß zwischen dem Flüssigkeitsraum 2 und dem Druckgasraum 5 ein gleicher Druck herrscht. Die Kammer 6 läßt sich dabei problemlos als Ringnut in den Trennkolben 1 einarbeiten.

Bezugszeichenliste

1

Trennkolben

2

Flüssigkeitsraum

3

Führung

4

Dichtung

5

Druckgasraum

6

Kammer

7

weitere Führung

8

Ausnehmung

9

Arbeitszylinder

10

Dämpfungskolben

11

oberer Flüssigkeitsraum

12

Kolbenstange

Claims

1. Trennkolben für ein Schwingungsdämpfungssystem, insbesondere hydro pneumatische Schwingungsdämpfer oder selbstpumpende Niveauregeleinrich tungen, mit einem teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und teilweise mit Druckgas gefüllten Zylinder und einen im Zylinder angeordneten, den Druck gasraum vom Flüssigkeitsraum abteilenden und über eine Dichtung abdich tenden Trennkolben, dabei ist der Trennkolben mittels einer Führung im Zy linder geführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (1) zwischen der sich in einer Kammer befindlichen Dichtung (4) und der dem Druckgasraum (5) zugewandten Stirnseite mit einer weiteren Führung (7) versehen ist, wobei im Bereich zwischen der Dich tung (4) und der weiteren Führung (7) eine weitere, gegenüber der Innen wandung des Zylinders offene Kammer (6) angeordnet ist, und die Dich tung (4) je nach Bewegungsrichtung des Trennkolbens (1) ihre Querschnitts form derart verändert, daß über eine Pumpwirkung Dämpfungsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum (2) in die weitere Kammer (6) gefördert, oder aus die ser wieder in den Flüssigkeitsraum (2) zurückbefördert wird.

2. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kammer (6) eine Ringnut im Außenumfang des Trennkolbens (1) vor gesehen ist.

3. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Führungen (3, 7) als ringförmiges Element ausgebil det ist.

4. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (3, 7) mindestens teilweise aus einem, mit günstigen Reibei genschaften versehenen Material besteht.

5. Trennkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material Teflon vorgesehen ist.

6. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) direkt mit Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagt ist.

7. Trennkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Dichtung (4) über eine Ausnehmung (8) im Trennkolben (1) erfolgt.

8. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (6) der Dichtung (4) unmittelbar benachbart angeordnet ist.